CN104498841A - 用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢和制造方法及锤头 - Google Patents

Abstract

本发明针对以上问题提供一种用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢，成份的重量百分比为：碳C:1.2%至1.35%；硅Si：0.30%至1.00%；锰Mn：11%至14%；磷P：小于0.08%；硫S：小于0.05%；铬Cr：1.5%至2.2%；稀土RE：0.08%至0.1%；余量为铁Fe。另外，本发明还提供用于制造高锰钢的制造方法和碎煤机的锤头。本发明提供的高锰钢的有益效果：加入稀土RE后，显著降低了组份内磷、硫的比例，而磷和硫越低越有利于高锰钢的形状改良，耐磨、耐腐蚀、耐高温、下屈服强度Rel、抗拉强度Rm、断后伸长率A、硬度等性能均有所改善。

Description

用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢和制造方法及锤头

技术领域

本发明涉及一种用于碎煤机锤头的高锰钢以及这种高锰钢的制造方法，具体地说，在高锰钢的制造方法中加入包含有稀土RE的复合变质剂，并且控制高锰钢组份中的每一种元素的重量都在预设的比例范围内。

背景技术

燃料系统担负着燃煤的卸储、输送与配供等任务，该系统主要由卸煤设备、原煤输送系统和煤场设备三大部分组成。输送系统用来输送和供应原煤，常规要求供应原煤仓的煤的粒径必须小于或者等于30毫米，为了满足粒度要求，在燃料输送系统中设置了筛碎设备。为了提高碎煤机的破碎效率和节省电能，在破碎前对来煤进行分级筛分，小粒径的煤直接落到下游皮带，大块的煤进入碎煤机进行破碎。

目前，我国大多数燃煤发电厂燃料系统配置的碎煤机都为环锤式的锤头结构，这是由于它具有较高的破碎效率，较强的煤种适应性，并且还具有运行可靠、维修量和经济性适中的特点。例如申请号为CN201220263070的中国实用新型专利申请公开了一种碎煤机的齿环结构。

现在市场上的一款型号为TT6的转运塔内，一般安装有四台环锤式碎煤机，环式碎煤机主要是由机体和机盖、转子(包括主轴、摇臂、环轴、环锤等)、筛板、碎煤板、筛板调节器、拨煤板、反射板组成。其主要优点是结构简单、体积小、质量轻、维护简单，能够自行排除杂物及铁、噪音小，入料口成微负压，出料口可成微正压，送风量小，能形成机内循环风，粉尘小等，适用于表面水分小于15％的煤、煤矸石、焦炭、页岩等物料的破碎。环锤式碎煤机的转子上带有环形锤头，转子旋转时首先对煤进行冲击作用使之破碎；被冲击后的煤从环形锤头处获得动能，使煤在锤头与碎煤板、筛板之间，煤与煤之间产生冲击力、剪切力、挤压力、碾磨力，这些力大于或超过煤在破裂前所固有的抗冲击及抗压、抗拉强度极限，从而使煤块得以破碎。

碎煤机锤头在工作状态下高速旋转，与物料发生猛烈的撞击后受到强烈的冲击形成磨粒磨损，造成锤头工作部位疲劳剥落和形成犁沟磨蚀而失效，实际生产中要求锤头的打击部分具有高硬度和一定韧性，安装部分具有高韧性和一定硬度。

易损件主要有锤头、碎煤板、筛板，其次是摇臂和环轴叶片，如果采购的配件质量合格，基本上是磨蚀和冲蚀损坏，如果出现锤头材质不合格，容易出现断裂，并将碎煤机筛板、破碎板以及转子打击断裂而致破碎机易损件早期失效。

这种碎煤机锤头可以采购自美国American Pulverizer company公司，其型号为ACC-75-BG-NF，额定出力1500t//h，入料粒度≤300×38mm，出料粒度≤25mm，转速740Rpm。

型号为ACC-7J-BG-NF的碎煤机易损件锤头、碎煤板、筛板、栅栏等均为进口件，不仅费用高，购买周期长，检修成本高，美国进口的锤头，材质大多为中碳45#结构钢锻材，或未经变质处理的ZGMn13普通高锰钢，因而水韧处理过程中淬透性都不够理想，工况磨损机理主要是犁沟磨粒磨损和碎裂。在市场经济环境下，燃煤发电厂最关心的就是生产的安全性和经济性。机械产品的失效主要有三种形式，即断裂(包括过渡期变形)、腐蚀和磨损。据统计，能源的三分之一到二分之一是由于磨损和摩擦所损耗的，在机械零件的失效中磨损占80％以上。美国每年因磨损造成经济损失约1000多亿美元，目前我国每年因磨损消耗金属耐磨材料高达500万吨以上，价值400多亿元。其中电力行业因磨损和腐蚀每年消耗金属耐磨件约120万吨左右。因此，研究发电设备金属磨损，提高设备金属材料的抗磨性能，研制和推广新型发电设备的耐磨抗腐蚀材料是当今本领域技术人员所述面临的重要任务。

影响锤头使用寿命的因素至少包括以下两种因素：1、锤头本身的材质、制造工艺、合金元素比例成分不合理，造成锤头耐磨性差，另外，在制造时有气孔、裂纹等，造成锤头在使用中过程中断裂。2、设置在碎煤机前的筛煤机的筛分效率下降，大量的细颗粒煤炭进入碎煤机后，也会增加锤头的磨损，降低锤头的使用寿命。

现如今，锤头普遍采用的材料为高锰钢，高锰钢的制造工艺稳定并且高锰钢应用到锤头上之后，在一定程度上能够满足实际的工作需求。高锰钢是历史最悠久的一种耐磨钢，它是由英国的Hadfield于1882年发明的，至今已有一百多年历史。高锰钢使用状态的组织为奥氏体，它具有良好的韧性和加工硬化能力。即在强烈的冲击载荷或挤压载荷下，受力表面被加工硬化，硬度可从原始的HB200左右提高到HB500以上，而心部仍保持着良好的韧性。因此，该钢种至今仍被广泛制作抗冲击载荷的耐磨件。目前市场上使用的高锰钢的化学成份大致为：碳C：0.9％至1.5％、锰Mn：10％至15％、硅Si：0.3％至1.0％、硫S：≤0.05％、磷P：≤0.10％。

近些年来，诸多研究致力于对高锰钢的性质改进，以期能够获得优良耐磨性、力学性能优异以及较长使用寿命的高锰钢。大量的研究表明：合金化和弥散处理(例如稀土改良)是提高高锰钢耐磨性的两条有效途径。例如作者霍文霞的硕士学位论文"稀土对耐磨铸钢组织及性能的影响"中记载了稀土对高锰钢的性能影响，在该论文的实验部分，采用不同的稀土量0.035％、0.0445％和0.052％的比例进行实验，结果表明0.052％的晶粒尺寸相对均匀，尽管如此，该论文中提供的高锰钢的硬度值、下屈服强度、断后伸长率、抗拉强度等力学指标仍难以达到碎煤机锤头的应用要求，有待改进。申请号为CN200510020653.7的中国发明 专利申请公开了一种耐磨锤头及制造工艺，其中碳C的重量百分比在0.20％至0.35％之间，锰Mn的重量百分比在1.3％至1.6％之间，然而，这种高锰钢的含碳量和含锰量过低。另外，虽然该申请的技术方案中提到使用稀土RE，但是并没有具体指出稀土在高锰钢的组份内的具体含量，而采用该申请所公开的技术方案得到的高锰钢仍难以满足要求，有待改进。申请号为CN20061005169的中国发明专利申请文件中公开了一种新型稀土铬锰氮系列不锈钢，该申请在高锰钢的组份内引入多种合金，包括铜、镍和氮元素，这样的技术方案显然使得制造工艺趋于复杂，并且组份中碳、稀土的含量较低。申请号为CN200610134360.6的中国发明专利申请文件中公开了一种超高性能耐磨高锰钢及生产方法，该申请的组份比例复杂，需要在生成工艺额外加入多种合金，包括钛Ti、钒V、镁Mg、硼B以及氮N等多种元素，这种加工工艺使得加工难度过于复杂，生成成本升高，另外，该申请中稀土RE重量百分比在0.08％至0.4％，稀土的重量百分比的范围过大，以至于按照这种工艺得到的成品，其产品性能的稳定性大大降低，因此有必要缩小稀土的重量百分比的范围，以期达到最优化的技术方案，提高高锰钢产品稳定性。

综上所述，合金化成分设计的方案存在多种问题，诸如工艺复杂、产品性质不够稳定、生产成本过高以及成品性能改进效果不够明显。相比而言，利用稀土参杂对高锰钢弥散处理的方法更为直接、简便、有效。然而，如前所述，根据现有技术的记载，虽然出现了利用稀土对高锰钢进行改进的工艺，然而，为了能够进一步控制高锰钢的组份比例，以期在更为优选的组份范围内，得到更加优良的高锰钢，以制造高性能的用于碎煤机的锤头，稀土高锰钢的组份制造工艺和组份比例的技术方案仍有待进一步优化。

发明内容

本发明针对以上问题提供一种用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢，用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的成份重量百分比为：碳C:1.2％至1.35％；硅Si：0.30％至1.00％；锰Mn：11％至14％；磷P：小于0.08％；硫S：小于0.05％；铬Cr：1.5％至2.2％；稀土RE：0.08％至0.1％；余量为铁Fe。

采取上述方案，至少包括以下有益效果：(1)奥氏体层错能下降，提高奥氏体高锰钢的加工硬化能力，使之形成新的碳化物，形成高强韧性耐磨钢；(2)相对于采购自美国American Pulverizer company公司的型号为ACC-75-BG-NF的锤头，本发明提供的组份的高锰钢可以将锤头的使用寿命由原来的8-10月，提高1.5倍至2倍，大大降低企业运营成本，能够取得非常显著的商业效果；(3)加入稀土RE后，显著降低了组份内磷、硫的比例，而磷和硫在组份内的含量越低，越有利于高锰钢的性能改良；(4)耐磨、耐腐蚀、耐高温、下屈服强度Rel、抗拉强度Rm、断后伸长率A、硬度等性能均有所改善。

一个优选的方案是，硅Si的成份重量百分百为：0.30％至0.90％；磷P的成份重量百分百为：小于或等于0.06％；硫S的成份重量百分百为：小于或等于0.04％。采取上述方案，用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢具有的力学性能包括下屈服强度Rel、抗拉强度Rm和断后伸长率A，下屈服强度Rel大于或等于390MPa，抗拉强度Rm大于或等于735MPa，断后伸长率A大于或等于20％，硬度小于或等于300HBW。

我国高锰钢铸件的相关标准是GB/T 5680-2010，奥氏体锰钢铸件的化学成分见表1，

其力学性能见表2。

表1奥氏体锰钢铸件的化学成分(GB/T 5680-2010)

注：允许加微量V、Ti、Nb、B和RE等元素。

表2奥氏体锰钢铸件的力学性能(GB/T 5680-2010)

本发明提供的高锰钢为Mn13类型的高锰钢，根据表1可知，本发明提供的高锰钢符合GB/T 5680-2010标准。根据表2可知，本发明提供的高锰钢的力学性能指标得到显著改善，性能显著高于GB/T 5680-2010的标准。

一个优选的方案是，硅Si的成份重量百分百为：1.00％；磷P的成份重量百分百为：小于或者等于0.07％；锰Mn的成份重量百分百为:11.5％至14％。采取上述方案，用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢具有的力学性能包括下屈服强度Rel、抗拉强度Rm和断后伸长率A，下屈服强度Rel大于或等于390MPa，抗拉强度Rm大于或等于740MPa，断后伸长率A大于或等于20％，硬度小于或等于300HBW。

美国奥氏体锰钢铸件的相关标准是ASTM A128/A128M：1993，该标准规定了奥氏体锰钢铸件的化学成分，但是未规定力学性能。美国奥氏体锰钢铸件的化学成分见表3。

表3美国奥氏体锰钢铸件的化学成分(ASTM A128/A128M：1993)

采取上述方案，根据表3可知，本发明提供的高锰钢的化学组份符合美国的相关标准。并且在组份中引入稀土RE，而进一步改良了高锰钢的性能。

一个优选的方案是，硅Si的成份重量百分百为：0.30％至0.90％；磷P的成份重量百分百为：小于或等于0.06％；硫S的成份重量百分百为：小于或等于0.045％。采取上述方案，用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢具有的力学性能包括硬度，硬度小于或等于300HBW。

日本高锰钢的相关标准是JIS G5131：1991。该标准规定化学成分和力学性能均为验收依据。日本高锰钢铸件的化学成分见表4，其力学性能见表5。

表4日本高锰钢铸件的化学成分(JIS G5131：1991)

表5日本高锰钢铸件的力学性能(JIS G5131：1991)

采取上述方案，本发明提供的高锰钢的组份以及力学性能符合JIS G5131：1991的标准，并且在组份中引入稀土RE，而进一步改良了高锰钢的性能。

本发明还提供一种用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的制造方法，按照以下步骤依次进行：(1)合金熔炼；(2)炉前变质处理；(3)铸造、水韧处理和热处理工艺；步骤(1)中依次包括熔化期、氧化期和还原期；在氧化期的过程中，控制脱碳量在0.3％以上，钢水在充分沸腾下，去除固体渣并控制钢水中含磷量在0.015％以下；在还原期的前期，采用白渣操作，在还原期的后期，加入相应的合金调节成份，当钢水温度、钢水成份、炉前含气和曲弯试验达到预设的标准后，加入铝进行最终的脱氧过程；步骤(2)中，采用复合变质剂 进行炉前变质处理，复合变质剂的重量百分比如下：稀土RE在29％至33％范围内；Si小于或等于40％；钙Ca小于或等于5％；Ti小于或等于6％；Mn小于或等于5％；余量为铁Fe；复合变质剂的熔点为1080％至1250℃；经过步骤(2)处理后的组份的相应元素的重量百分比控制在以下范围内：碳C:1.2％至1.35％；硅Si：0.30％至1.00％；锰Mn：11％至14％；磷P：小于0.08％；硫S：小于0.05％；铬Cr：1.5％至2.2％；稀土RE：0.08％至0.1％；余量为铁Fe。

采取上述方法，至少包括以下有益效果：(1)相对于合金化处理工艺，本方案更加简易，过程容易控制，显著降低成本；(2)稀土RE的比例控制在0.08％至0.1％的范围内，结果表明得到的高锰钢性能优良，并且最终产品的重复率高，次品出现的概率很小；(3)碳、硅、锰以及铬元素的范围也进行工艺优化，确定出用于碎煤机锤头的相关元素的比例范围。

进一步优选的方案是，复合变质剂在使用之前需要进行预处理过程，预处理过程依次包括：粒度筛选，粒度控制在10毫米至20毫米；预热，复合变质剂在加入前进行加热处理，加热的温度控制在200℃至300℃；采用钢水包冲入法加入复合变质剂，复合变质剂的加入量为钢水总重量的0.2％。

采取上述方案，(1)复合变质剂在加入前必须进行加热处理能够去除稀土表面水分；(2)若复合变质剂粒度大时，难以熔化，易造成高锰钢中稀土夹杂，但复合变质剂过细时烧损大、回收率低，影响变质效果，因此，必须选用合适的粒度，经过实验后，发现选用复合变质剂粒度在10毫米20毫米为宜，特别地，粒度在15毫米左右时为最优选；(3)稀土加入量：为处理钢水量的0.2％，其回收率一般在40％至60％范围之间，稀土残留量控制在0.08％至0.1％之间，0.2％的加入量为最优选的技术方案。

进一步优选的方案是，在水韧处理过程中，温度加热至1050℃至1100℃，时间维持在70分钟至80分钟后冷却；在水韧处理后进行热处理工艺，加热至450℃至480℃，保温4小时至6小时，然后再加热至850℃，保温3小时至6小时，水冷淬火。

本发明的高锰钢可以用于制造碎煤机的锤头，碎煤机的锤头包括锤身座，锤身座为圆形，锤身座上沿周向方向设置有刀片，锤头采用高锰钢材料制成，高锰钢的组份的重量百分比如下：碳C:1.2％至1.35％；硅Si：0.30％至1.00％；锰Mn：11％至14％；磷P：小于0.08％；硫S：小于0.05％；铬Cr：1.5％至2.2％；稀土RE：0.08％至0.1％；余量为铁Fe。

一个优选的方案是，刀片包括第一部分和第二部分，第一部分以可拆卸的方式设置在锤身座上，在沿锤身座的径向方向上第二部分位于锤身座的外部，刀片的数量大于一个，采取上述方案，碎煤的刀片的数量设置为多个，任何一个刀片在发生损坏之后，能够及时从锤身座上拆卸并更换，操作过程方便、快捷并且能够取得良好的经济效益，另外，刀片数量 为多个，其破碎效率得到提升。

一个优选的方案是，可拆卸方式为螺栓连接。

采取上述方案，虽然可拆卸的实施方式众多，但是采用螺栓连接的方式最为简便、有效而且成本极低。

进一步优选的方案是，螺栓的数量为两个，螺栓为沉头内六角螺栓。

采取上述方案，两个螺栓将刀片固定在锤身座上，受力均匀，而且内六角螺栓的固定效果很好。

一个优选的方案是，锤身座为圆环结构，刀片设置在锤身座的圆环结构的面上，刀片的第一部分上具有十字型凸起，锤身座上具有与十字型凸起配合的十字型凹槽。

一个优选的方案是，锤身座包括沿径向方向上的第一表面和沿径向方向上的第二表面，第一表面和/或第二表面上设有刀片。

采取上述方案，在锤身座的两侧都设置有刀片，提升刀片破碎效率。

进一步优选的方案是，在第一表面上的刀片和在第二表面上的刀片，沿锤身座的周向方向上均匀布置。

采取上述方案，提升刀片破碎效率。

进一步优选的方案是，在第一表面上的刀片数量为四个，在第二表面上的刀片数量为四个，在沿锤身座的周向方向上，相邻的两个刀片的对称线之间的夹角为90°。

采取上述方案，提升刀片破碎效率。

一个优选的方案是，刀片的第二部分为扇形。

采取上述方案，提升刀片破碎效率。

进一步优选的方案是，扇形的角度在25°至35°之间。

采取上述方案，提升刀片破碎效率。

附图说明

图1是本发明用于碎煤机的锤头实施例的结构图。

图2是本发明用于碎煤机的锤头实施例的主视图。

图3是本发明用于碎煤机的锤头的锤身座实施例的结构图。

图4是本发明用于碎煤机的锤头的锤身座的第一表面实施例的结构图。

图5是本发明用于碎煤机的锤头的锤身座的第二表面实施例的结构图。

图6是是本发明用于碎煤机的刀片实施例的主视图的放大图。

图7是图6的后视图。

图8是图7的左视图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

锰Mn13钢中的碳一部分固溶于钢中，一部分与锰元素Mn形成碳化物，能够提高钢的强度与耐磨性。研究表明，在非强烈冲击工况的条件下，高锰钢中当含碳量超过1％时，每再增加0.1％的碳C，耐磨性能够提高5％至10％。但是碳的含量过高时材料加工时易于结晶析出碳化物导致晶间腐蚀。经过对组份间的比例控制和优化，结果表明，用于碎煤机的锤头的高锰钢的组份中碳C在1.2％至1.35％的范围内为宜。

锰Mn是促进奥氏体形成的元素，能够获得奥氏体组织，当锰Mn的含量逐渐降低时，奥氏体的稳定性也随之降低，而加工硬化能力却能够增强。但是过高的锰Mn在合金凝固过程中易产生偏析，造成合金组织的不均匀和性能的不均匀，经过对组份间的比例控制和优化，结果表明，用于碎煤机的锤头的高锰钢的组份中锰Mn在11％至14％的范围内为宜。

硅Si可以提高合金的淬透性，但过多的硅在组份中会降低合金的塑形和韧性，经过对组份间的比例控制和优化，结果表明，用于碎煤机的锤头的高锰钢的组份中硅Si在0.30％至1.00％的范围内为宜。

铬Cr能提高合金的淬透性，铬在合金中凝固中偏析系数比锰小，分布更均匀，经过对组份间的比例控制和优化，结果表明，用于碎煤机的锤头的高锰钢的组份中铬Cr在1.5％至2.2％的范围内为宜。

磷P和硫S都是有害元素，其成份在高锰钢组份的含量越低，则越能够改善高锰钢的性能，本发明提供的实施方案将磷P控制在小于0.08％的范围，甚至可以控制在0.06％以下，硫S控制在小于0.05％的范围内，甚至在0.04％以下。

稀土加入钢中，能够净化钢液、细化晶粒、抑制碳化物的析出、改变夹杂物数量、形态、分布等。经过对组份间的比例控制和优化，结果表明，用于碎煤机的锤头的高锰钢的组份中稀土RE在0.08％至0.1％范围内为宜。

实施工艺实例：

本实施例提供一种用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的制造方法，制造方法按照以下步骤依次进行：(1)合金熔炼；(2)炉前变质处理；(3)铸造、水韧处理和热处理工艺。其中，步骤(1)中依次包括熔化期、氧化期和还原期，在氧化期的过程中，控制脱碳量在0.26％，钢水在充分沸腾下，去除固体渣并控制钢水中含磷量在0.012％。在还原期的前期，采用白渣操作，还原渣成份中。在还原期的后期，加入相应合金调节成份，当钢水温度、钢水成份、炉前含气和曲弯试验达到预设的标准后，加入铝进行最终的脱氧过程。步骤(2)中，采用复合变质剂进行炉前变质处理，复合变质剂的重量百分比如下：稀土RE为31％；Si等于 34％；钙Ca等于4.7％；钛Ti等于5％；锰Mn等于4.5％；余量为铁Fe。复合变质剂的熔点为1080℃至1250℃；经过步骤(2)处理后的组份的相应元素的重量百分比控制在以下范围内：碳C:1.25％；硅Si：0.7％；锰Mn：11％；磷P：0.05％；硫S：0.03％；铬Cr：1.8％；稀土RE：0.09％；余量为铁Fe。

复合变质剂在使用之前需要进行预处理过程，预处理过程依次包括：粒度筛选，粒度控制在18毫米；预热，复合变质剂在加入前进行加热处理，加热的温度控制在200℃至300℃；采用钢水包冲入法加入复合变质剂，复合变质剂的加入量为钢水总重量的0.2％。

优选的方案是，在水韧处理过程中，温度加热至1050℃至1100℃，时间维持在75分钟后冷却；在水韧处理后进行热处理工艺，加热至450℃至480℃，保温4小时，然后再加热至850℃，保温3小时至6小时，水冷淬火。

第一实施例： 

本实施例提供一种用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的制造方法，制造方法按照以下步骤依次进行：(1)合金熔炼；(2)炉前变质处理；(3)铸造、水韧处理和热处理工艺。其中，步骤(1)中依次包括熔化期、氧化期和还原期，在氧化期的过程中，控制脱碳量在0.2％，钢水在充分沸腾下，去除固体渣并控制钢水中含磷量在0.010％。在还原期的前期，采用白渣操作，还原渣成份中，；在还原期的后期。加入相应合金调节成份，当钢水温度、钢水成份、炉前含气和曲弯试验达到预设的标准后，加入铝进行最终的脱氧过程。步骤(2)中，采用复合变质剂进行炉前变质处理，复合变质剂的重量百分比如下：稀土RE在29％范围内；硅Si等于40％；钙Ca等于5％；钛Ti等于6％；锰Mn等于5％；余量为铁Fe。复合变质剂的熔点为1080℃至1250℃。经过步骤(2)处理后的组份的相应元素的重量百分比控制在以下范围内：碳C:1.2％；硅Si：0.30％；锰Mn：14％；磷P：小于0.06％；硫S：0.04％；铬Cr：2.2％；稀土RE：0.1％；余量为铁Fe。

复合变质剂在使用之前需要进行预处理过程，预处理过程依次包括：粒度筛选，粒度控制在10mm；预热，复合变质剂在加入前进行加热处理，加热的温度控制在200～300℃；采用钢水包冲入法加入复合变质剂，复合变质剂的加入量为钢水总重量的0.2％。

优选的方案是，在水韧处理过程中，温度加热至1050℃至1100℃，时间维持在70分钟后冷却；在水韧处理后进行热处理工艺，加热至450℃至480℃，保温4小时，然后再加热至850℃，保温3小时至6小时，水冷淬火。

第二实施例： 

本实施例提供一种用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的制造方法，制造方法按照以下步骤依次进行：(1)合金熔炼；(2)炉前变质处理；(3)铸造、水韧处理和热处理工艺。其中，步 骤(1)中依次包括熔化期、氧化期和还原期，在氧化期的过程中，控制脱碳量在0.25％，钢水在充分沸腾下，去除固体渣并控制钢水中含磷量在0.014％；在还原期的前期，采用白渣操作，还原渣成份中。在还原期的后期，加入相应合金调节成份，当钢水温度、钢水成份、炉前含气和曲弯试验达到预设的标准后，加入铝进行最终的脱氧过程。步骤(2)中，采用复合变质剂进行炉前变质处理，复合变质剂的重量百分比如下：稀土RE在33％；硅Si等于35％；钙Ca等于4％；钛Ti等于5％；锰Mn等于4.5％；余量为铁Fe。复合变质剂的熔点为1080℃至1250℃。经过步骤(2)处理后的组份的相应元素的重量百分比控制在以下范围内：碳C:1.35％；硅Si：0.08％；锰Mn：12％；磷P：小于0.08％；硫S：0.04％；铬Cr：1.7％；稀土RE：0.08％；余量为铁Fe。

复合变质剂在使用之前需要进行预处理过程，预处理过程依次包括：粒度筛选，粒度控制在15毫米；预热，复合变质剂在加入前进行加热处理，加热的温度控制在200℃至300℃；采用钢水包冲入法加入复合变质剂，复合变质剂的加入量为钢水总重量的0.2％。

优选的方案是，在水韧处理过程中，温度加热至1050℃至1100℃，时间维持在75分钟后冷却；在水韧处理后进行热处理工艺，加热至450℃至480℃，保温4小时，然后再加热至850℃，保温3至6小时，水冷淬火。

第三实施例： 

本实施例提供一种用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的制造方法，制造方法按照以下步骤依次进行：(1)合金熔炼；(2)炉前变质处理；(3)铸造、水韧处理和热处理工艺。其中，步骤(1)中依次包括熔化期、氧化期和还原期；在氧化期的过程中，控制脱碳量在0.26％，钢水在充分沸腾下，去除固体渣并控制钢水中含磷量在0.012％。在还原期的前期，采用白渣操作，还原渣成份中。在还原期的后期，加入相应合金调节成份，当钢水温度、钢水成份、炉前含气和曲弯试验达到预设的标准后，加入铝进行最终的脱氧过程。步骤(2)中，采用复合变质剂进行炉前变质处理，复合变质剂的重量百分比如下：稀土RE为33％；Si等于35％；钙Ca等于4.5％；钛Ti等于5％；锰Mn等于4.5％；余量为铁Fe。复合变质剂的熔点为1080℃至1250℃。经过步骤(2)处理后的组份的相应元素的重量百分比控制在以下范围内：碳C:1.3％；硅Si：0.1％；锰Mn：13％；磷P：0.07％；硫S：0.04％；铬Cr：1.8％；稀土RE：0.09％；余量为铁Fe。

复合变质剂在使用之前需要进行预处理过程，预处理过程依次包括：粒度筛选，粒度控制在20毫米；预热，复合变质剂在加入前进行加热处理，加热的温度控制在200℃至300℃；采用钢水包冲入法加入复合变质剂，复合变质剂的加入量为钢水总重量的0.2％。

优选的方案是，在水韧处理过程中，温度加热至1050℃至1100℃，时间维持在80分 钟后冷却；在水韧处理后进行热处理工艺，加热至450℃至480℃，保温4小时，然后再加热至850℃，保温3小时至6小时，水冷淬火。

第四实施例： 

本实施例提供一种用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的制造方法，制造方法按照以下步骤依次进行：(1)合金熔炼；(2)炉前变质处理；(3)铸造、水韧处理和热处理工艺。其中，步骤(1)中依次包括熔化期、氧化期和还原期，在氧化期的过程中，控制脱碳量在0.26％，钢水在充分沸腾下，去除固体渣并控制钢水中含磷量在0.012％。在还原期的前期，采用白渣操作，还原渣成份中。在还原期的后期，加入相应合金调节成份，当钢水温度、钢水成份、炉前含气和曲弯试验达到预设的标准后，加入铝进行最终的脱氧过程。步骤(2)中，采用复合变质剂进行炉前变质处理，复合变质剂的重量百分比如下：稀土RE为31％；Si等于34％；钙Ca等于4.7％；钛Ti等于5％；锰Mn等于4.5％；余量为铁Fe。复合变质剂的熔点为1080℃至1250℃；经过步骤(2)处理后的组份的相应元素的重量百分比控制在以下范围内：碳C:1.25％；硅Si：0.7％；锰Mn：11％；磷P：0.05％；硫S：0.03％；铬Cr：1.8％；稀土RE：0.09％；余量为铁Fe。

复合变质剂在使用之前需要进行预处理过程，预处理过程依次包括：粒度筛选，粒度控制在18毫米；预热，复合变质剂在加入前进行加热处理，加热的温度控制在200℃至300℃；采用钢水包冲入法加入复合变质剂，复合变质剂的加入量为钢水总重量的0.2％。

优选的方案是，在水韧处理过程中，温度加热至1050℃至1100℃，时间维持在75分钟后冷却；在水韧处理后进行热处理工艺，加热至450℃至480℃，保温4小时，然后再加热至850℃，保温3小时至6小时，水冷淬火。

本实施例的高锰钢可以加工成为碎煤机的锤头。如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例提供的碎煤机的锤头，锤头采用高锰钢材料制成，高锰钢的组份如下：碳C:1.2％至1.35％；硅Si：0.30％至1.00％；锰Mn：11％至14％；磷P：小于0.08％；硫S：小于0.05％；铬Cr：1.5％至2.2％；稀土RE：0.08％至0.1％；余量为铁Fe。锤头包括锤身座10，锤身座10为圆形，可选地，锤身座10为圆环结构。锤身座10包括沿径向方向上的第一表面11和沿径向方向上的第二表面12。锤身座10大体上是圆柱体结构，第一表面11和第二表面12分别为圆柱体的底面。在第一表面11和第二表面12上设有刀片20。可选地，在第一表面11上的刀片20和在第二表面12上的刀片20沿锤身座10的周向方向上均匀布置。

如图6、图7和图8所示，刀片20包括第一部分21和第二部分22，第一部分21以可拆卸的方式设置在锤身座10上，在沿锤身座10的径向方向上，第二部分22位于锤身座 10的外部。可选地，第一部分21通过螺栓30把第一部分21固定连接在锤身座10上，螺栓30的数量为两个，螺栓30为沉头内六角螺栓。可选地，刀片20的第一部分21上具有十字型凸起23，锤身座10上具有与十字型凸起23配合的十字型凹槽13。可选地，在第一表面11上的刀片20数量为四个，在第二表面12上的刀片20数量为四个，在沿锤身座10的周向方向上，相邻的两个刀片20的对称线之间的夹角为90°。可选地，刀片20的第二部分22为扇形，扇形的角度在25°至35°之间为优选。

最后需要说明的是，本发明不限于上述的实施方式，诸如将高锰钢的组份设计为：碳C:1.25％；硅Si：0.7％；锰Mn：12.5％；磷P：0.05％；硫S：0.03％；铬Cr：1.8％；稀土RE：0.095％；余量为铁Fe，等方案也在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢，其特征在于：所述用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的成份重量百分比为：

碳C:1.2%至1.35%；

硅Si：0.30%至1.00%；

锰Mn：11%至14%；

磷P：小于0.08%；

硫S：小于0.05%；

铬Cr：1.5%至2.2%；

稀土RE：0.08%至0.1%；

余量为铁Fe。

2. 根据权利要求1所述的用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢，其特征在于：

所述硅Si的成份重量百分百为：0.30%至0.90%；

所述磷P的成份重量百分百为：小于或等于0.06%；

所述硫S的成份重量百分百为：小于或等于0.04%。

3. 根据权利要求1所述的用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢，其特征在于：

所述硅Si的成份重量百分百为：1.00%；

所述磷P的成份重量百分百为：小于或者等于0.07%；

所述锰Mn的成份重量百分百为: 11.5%至14%。

4. 根据权利要求1所述的用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢，其特征在于：

所述硅Si的成份重量百分百为：0.30%至0.90%；

所述磷P的成份重量百分百为：小于或等于0.06%；

所述硫S的成份重量百分百为：小于或等于0.045%。

5. 用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的制造方法，其特征在于：

按照以下步骤依次进行：（1）合金熔炼；（2）炉前变质处理；（3）铸造、水韧处理和热处理工艺；

所述步骤（1）中依次包括熔化期、氧化期和还原期；

在所述氧化期的过程中，控制脱碳量在0.3%以上，钢水在充分沸腾下，去除固体渣并控制钢水中含磷量在0.015%以下；

在所述还原期的前期，采用白渣操作，在所述还原期的后期，加入相应的合金调节成份，当钢水温度、钢水成份、炉前含气和曲弯试验达到预设的标准后，加入铝进行最终的脱氧过程；

所述步骤（2）中，采用复合变质剂进行炉前变质处理，所述复合变质剂的重量百分比如下：稀土RE在29%至33%范围内；硅Si小于或等于40%；钙Ca小于或等于5%；钛Ti小于或等于6%；锰Mn小于或等于5%；余量为铁Fe;所述复合变质剂的熔点为1080℃至1250℃；

经过所述步骤（2）处理后的组份中相应的元素的重量百分比控制在以下范围内：碳C:1.2%至1.35%；硅Si：0.30%至1.00%；锰Mn：11%至14%；磷P：小于0.08%；硫S：小于0.05%；铬Cr：1.5%至2.2%；稀土RE：0.08%至0.1%；余量为铁Fe。

6. 根据权利要求5所述的用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的制造方法，其特征在于：所述复合变质剂在使用之前需要进行预处理过程，所述预处理过程依次包括：粒度筛选，粒度控制在10毫米至20毫米；预热，所述复合变质剂在加入前进行加热处理，加热的温度控制在200℃至300℃；采用钢水包冲入法加入所述复合变质剂，所述复合变质剂的加入量为钢水总重量的0.2%。

7. 根据权利要求5或6所述的用于碎煤机锤头的稀土耐磨高锰钢的制造方法，其特征在于：在所述水韧处理过程中，温度加热至1050℃至1100℃，时间维持在70分钟至80分钟后冷却；在所述水韧处理后进行所述热处理工艺，加热至450℃至480℃，保温4小时至6小时，然后再加热至850℃，保温3小时至6小时，水冷淬火。

8. 一种碎煤机的锤头，所述碎煤机的锤头包括锤身座，所述锤身座为圆形，所述锤身座上沿周向方向设置有刀片，

其特征在于：所述碎煤机的锤头由稀土耐磨高锰钢材料制成,所述稀土耐磨高锰钢材料的组份的重量百分比如下: 碳C: 1.2%至1.35%；硅Si：0.30%至1.00%；锰Mn：11%至14%；磷P：小于0.08%；硫S：小于0.05%；铬Cr：1.5%至2.2%；稀土RE：0.08%至0.1%；余量为铁Fe。

9. 根据权利要求8所述的碎煤机的锤头，其特征在于:

所述刀片包括第一部分和第二部分，所述第一部分以可拆卸的方式设置在所述锤身座上，在沿所述锤身座的径向方向上所述第二部分位于所述锤身座的外部，所述刀片的数量大于一个。

10. 根据权利要求9所述的碎煤机的锤头，其特征在于：

所述锤身座为圆环结构，所述第一部分设置在所述锤身座的圆环结构的面上，所述第一部分上具有十字型凸起，所述锤身座上具有与所述十字型凸起配合的十字型凹槽。